[发明专利]一种超疏水表面复合膜的制备及其在金属腐蚀防护中的应用

权利要求书

1.一种MXene/氟代硅烷(FAS)超疏水表面复合膜的制备及其在金属腐蚀防护中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述的复合膜为依次成膜的方式，成膜物质为γ-GPS硅烷和FAS氟代硅烷，参与成膜的纳米材料为SiO₂纳米颗粒和MXene二维材料，所述金属为铝合金；

应用方法如下：

金属试样表面进行酸刻蚀预处理；γ-GPS硅烷改性SiO₂纳米颗粒并制备分散液；配制MXene/FAS混合溶液；将上述两种分散液在预处理的金属试样表面依次旋涂成膜；将旋涂后的金属试样室温干燥，随后于烘箱中固化成膜。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述金属试样表面进行酸刻蚀预处理具体操作如下：

将金属表面依次用800#、1000#、1500#、2000#水磨砂纸逐级打磨；随后用丙酮、乙醇分别超声脱脂10min；

将金属试样进行盐酸刻蚀，常温刻蚀6min，去离子水冲洗，并进行15min的沸水煮沸处理，取出吹干，80℃干燥1h，得预处理金属试样。

4.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述γ-GPS硅烷改性SiO₂纳米颗粒具体操作如下：

配制1-5％浓度的γ-GPS环氧硅烷溶液；取SiO₂纳米颗粒与上述硅烷溶液混合，持续搅拌后得硅烷改性SiO₂纳米颗粒；成膜之前再次加入1-5％浓度的γ-GPS硅烷和3倍体积的去离子水；用醋酸调节pH至4.5-6.5，25-35℃超声分散1-2h，获得混合硅烷水解液。

5.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述MXene/FAS混合溶液具体操作如下：

配制1-5％浓度的FAS全氟代硅烷溶液；取MXene与上述硅烷溶液混合，搅拌均匀得MXene/FAS混合溶液；用醋酸调节pH至4.5-6.5，25-35℃超声水解1-2h，获得MXene/FAS水解液。

6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，所述硅烷溶液中硅烷/水/乙醇体积比为1/3/96，本发明3倍硅烷体积的水便可使硅烷充分水解产生足够的羟基。选用乙醇作为溶剂，其优势在于乙醇无毒无害、易挥发，使膜的空腔缺陷大大减少。所述混合硅烷溶液中MXene的浓度为0.8-1.0mg/mL。

7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述酸刻蚀为常温处理6min，酸溶液为HCl溶液，盐酸浓度为30-40mL/100mL去离子水。

8.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述旋涂过程中，金属试样旋涂转速为2000-3000rmp，时间为20-30s，连续操作2-3次。

9.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述固化成膜是指将金属试样置于80-120℃烘箱中1-2h。

10.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述复合膜疏水性能和防腐蚀性能优异，常温与水接触角度超过150°，并且在3.5wt％的NaCl溶液中进行动电位极化测试，表现出极低的自腐蚀电流密度，对金属基体表现出极其优异的防腐蚀性能。